自动化设计-01
矿用自卸车造型智能生成设计
Intelligent Generative Design for Mining Dump Truck Styling
院校：内蒙古科技大学建筑与艺术设计学院
设计者：贾一然 张万春
指导老师：李志春(内蒙古科技大学 建筑与艺术设计学院副院长、教授、硕士生导师)
作者阐述：本设计以矿用自卸车为对象，提出一种FBS功能模型与生成式人工智能工具链协同驱动的造型设计方法。首先从功能分解入手，运用黑箱法将整车总功能拆解为七项子功能，经行为与结构映射后，依据标准件剔除与视觉暴露度原则，筛选出进气格栅、驾驶室、厢斗、车梯及走台板五个承载造型意图的核心模块。在造型意象提取阶段，引入感性意象方法，对Caterpillar、Komatsu、BelAZ、徐工等代表性车型进行特征梳理，借助ChatGPT提取感性意象词汇与部件级描述词，经交叉验证与聚类形成三组核心意象词集，并输入Midjourney批量生成概念图像，经两级筛选保留最佳样本完成手绘草图。最后构建基于Stable Diffusion与ControlNet的ComfyUI条件控制工作流，以手绘线稿为硬约束、参考图风格为软约束，将草图转化为高精度效果图，并在Rhinoceros中完成三维建模与整车装配。整条路径以FBS模型的功能约束为底层框架，通过生成式AI实现从意象提取到效果图生成的系统化推进，在功能理性与感性表达之间建立清晰的对应关系，为大型工程装备造型设计提供了智能生成方法。
指导老师评语：该设计以矿用自卸车为研究对象，选题具有明确的工程背景与行业应用价值。设计过程中，学生能够系统整合FBS功能模型、感性意象方法与生成式人工智能工具链，提出了一套从功能分解到造型生成的设计路径。其创新之处在于：一是基于黑箱法与结构映射规则，理性筛选出承载造型意图的核心模块，避免了传统设计中主观选型的随意性；二是引入感性意象方法，借助ChatGPT对竞品车型进行语义提取与聚类分析，使“意象”能够转化为可量化的提示词，有效衔接了用户感性需求与生成式AI的输入接口；三是构建了基于Stable Diffusion与ControlNet的ComfyUI条件控制工作流，以手绘线稿为硬约束、风格图为软约束，实现了从草图到高精度效果图的可控生成，体现出较强的技术整合能力。最终三维建模与整车装配也完成了从数字模型到物理逻辑的闭环。整体而言，该设计兼顾了功能理性与造型感性，方法严谨、逻辑清晰，为大型工程装备的智能造型设计提供了有价值的探索。希望后续能够进一步验证该方法的通用性与效率优势，并考虑面向无人驾驶等新场景的拓展应用。
/ 案例解析 /
设计选题与创作背景：本设计聚焦智慧矿山建设背景下矿用自卸车造型设计的两大痛点：一是传统有人驾驶车型同质化严重，缺乏品牌辨识度，且造型设计长期脱离功能逻辑；二是新兴无人驾驶车型面临感性意象量化困难、设计效率低下、风格一致性欠缺等问题。针对矿山装备研发人员与工业设计师在概念造型阶段难以高效、精准地将“科技的、灵动的、刚毅的、简洁的”等感性意象转化为具象方案的问题，本设计融合FBS功能分解模型、感性意象与AIGC技术（DeepSeek+Midjourney+Stable Diffusion）及灰色关联分析法，建立从功能约束到语义再到图像与三维模型的智能生成设计路径，同时兼容有人/无人驾驶构型需求。
设计理念与创新点
方法创新：将 FBS 功能模型引入矿用自卸车造型前端，通过功能—行为—结构分解锁定斗顶、侧板、前脸、底盘、侧裙五个关键模块，使造型设计始终嵌于功能约束框架内；同时引入感性意象聚类与灰色关联分析，以数据驱动替代主观经验，形成“功能—意象”双轨融合模型。
技术创新：构建“DeepSeek 意象提取 → Midjourney 样本生成 → 线型分析法特征编码 → 灰色关联分析最优筛选 → Stable Diffusion（ControlNet+Flora）高保真生成 → 建模”全链路 AIGC 协同模式，实现从感性语义到工程模型的高效转译。
产品功能说明
无人矿用自卸车：无驾驶舱构型，核心功能包括自主导航运输、自动装卸矿石/土方、远程监控与调度，人机交互转移至地面控制中心。整机尺寸 14200mm×6800mm×5600mm，额定载重 240t，车斗容积 165m³。结构采用前宽后窄梯形斗顶与斗口前倾侧板优化倾倒效率；水平底盘侧裙降低重心；矩形双竖分割前脸集成传感器舱与散热格栅。
有人矿用自卸车：以驾驶室和厢斗为两大体量，进气格栅匹配大功率发动机散热需求。驾驶室采用四立柱防落物保护结构，窗框比例兼顾结构强度与侧向视野。厢斗为 U 型截面，侧壁加强筋提供抗变形刚性。车梯两级踏步间距适配矿靴通行，扶手弯管高度符合成人抓握范围，走台板开放布局便于积料清理与日常巡检。
材料与工艺：整车主体结构采用高强度耐磨钢板与铝合金复合材料，兼顾抗冲击性与轻量化需求。车斗内衬铺设高硬度橡胶衬板，减少矿石撞击磨损。外覆盖件采用工程塑料与碳纤维增强复合材料，减轻自重并提升抗腐蚀能力。表面喷涂聚脲弹性体涂层，耐刮擦、抗紫外老化。
无人构型下的传感器舱罩采用聚碳酸酯透波材料，保证雷达与通信信号通透。选装驾驶室时，骨架为钢管焊接结构，外覆钢板冲压成型。进气格栅采用钢板激光切割工艺，保证大开孔率与散热需求。所有外露紧固件经达克罗处理，适应矿区高粉尘、高湿度环境。选材以耐用性、可维修性与成本控制为核心，兼顾轻量化与环保回收可行性。
设计流程简述：FBS功能分解与感性意象词汇聚类 → DeepSeek+Midjourney生成30款样本库 → 线型分析法三视角特征提取与编码 → SD法问卷+灰色关联分析筛选最优特征组合 → 手绘特征草图 → Stable Diffusion（ControlNet+Flora）生成效果图 → 三维建模 → 感性评价与功能验证。全程以“功能—意象”双轨驱动，实现从语义到工程模型的高效转译。
自动化设计-02
AERION——远程机房检修系统设计
AERION-REMOTE COMPUTER ROOM MAINTENANCE SYSTEM
院校：苏州大学艺术学院
设计者：肖昊坤
指导老师：张欣（苏州大学设计学院教授、博士生导师）
作者阐述：本设计为AERION远程机房检修系统，面向边境无人值守机房，解决人工到场困难、远程监测无法现场作业的痛点，由作业平台、操控手柄与视控眼镜组成一体化运维方案。核心设备M1搭载全向底盘、升降立柱与四向避障结构，适配机房复杂空间；六轴机械臂末端采用半球形旋转转盘，集成五大检修模块，可快速切换作业功能，保障操作精准稳定。配套设备兼顾操作安全、视觉体验与佩戴舒适度，整套系统形成完整远程检修流程，有效缩减运维成本、降低作业风险，契合机房无人化、智能化发展方向，具备良好的实用与推广价值。
指导老师评语：《AERION——远程机房检修系统设计》聚焦边境无人值守机房运维的特殊场景痛点，立足智能化远程作业发展趋势，选题兼具前沿视野与现实应用价值，是一件创新性、完整性、落地性俱佳的优秀毕业设计作品。该作品构建了M1移动执行平台、C1远程操控手柄、V1视控交互眼镜三位一体的协同作业体系，有效突破了偏远机房巡检难度大、作业空间受限、现场运维成本高的行业难题，系统架构逻辑严谨、设计体系完整、场景适配度极高。肖昊坤同学平素治学勤勉、勤于钻研，具备极强的自主研究与工程实践能力。在本次设计中，他独立完成整机结构参数推演、样板样品试制与实测验证，同时自主攻克程序编写与控制系统开发，展现出超越同龄学生的科研素养与创新执行力。该作品设计深度足、完成质量高，充分体现了他扎实的专业积淀与前沿的设计思维。
/ 案例解析 /
设计选题与创作背景：在数字基建持续下沉、边境无人值守机房规模化部署的当下，传统人工运维模式已难以适配站点分散、环境偏远、工况复杂的现实痛点。当前机房已建成成熟的远程监测体系，可实现设备状态采集与异常自动告警，但故障排查、部件操作与基础处置仍高度依赖运维人员长途跋涉到场，普遍存在响应滞后、运维成本高、偏远站点现场作业存在电气与环境安全风险等问题。本次设计打造 AERION 远程机房检修系统，紧扣智慧运维与无人化发展风口，结合机房高频基础检修的实际需求，以远程现场介入的形式补足运维断点，为边境无人值守机房提供高效、 安全的智能化检修解决方案。
设计理念与创新点：本作品以 “集成化检修、沉浸式操控、全流程闭环” 为核心设计理念，从装备结构、交互体验与系统架构三重维度重构远程检修模式。设计核心创新点在于末端功能的高度集成化设计，借鉴显微镜物镜转盘切换原理，采用半球形同轴旋转结构整合五大检修模块，实现功能快速切换与作业轴线始终同轴，兼顾多功能性与操作精度；采用升降立柱与六轴机械臂的分工式结构，将大范围高度调节与精细化作业分离，有效提升远程操作的稳定性与效率；构建 “现场执行 — 远程操控 — 视觉反馈” 三位一体系统，打通从异常告警到结果确认的完整运维链路，兼顾实用性与技术创新性。
人机与功能说明：整套系统采用三终端协同的模块化架构，M1 移动平台承载核心作业功能，依托麦克纳姆轮全向底盘完成狭窄通道的灵活移动与精准对位，通过升降立柱适配机柜不同高度的作业区域，搭配六轴机械臂与末端多功能转盘，可独立完成检测、除尘、夹取、紧固、吸附等全品类基础检修任务。C1 操作手柄采用单手分区式布局，拇指主控、侧边快捷切换、背部设置安全确认键，贴合人体握持习惯的同时有效规避误操作风险。V1 交互眼镜采用前后配重佩戴结构，搭配升降立柱顶部 2 米人眼高度的全景视角，兼顾沉浸临场感与长时间佩戴舒适度，适配运维人员长时间远程作业的使用需求。
材料与工艺：整机承重底盘与升降结构采用冷轧钣金与 6061 铝合金材质，经折弯、焊接与机加工成型，兼具高强度与结构稳定性，适配机房长期运行的负载与震动需求。设备外壳选用 ABS 工程塑料注塑成型，轻量化且易塑造成型，可适配复杂流线造型，同时具备良好的绝缘与耐候性。手柄握持区与眼镜面部贴合部位辅以柔性硅胶与缓冲泡棉，提升握持与佩戴的包裹感与舒适感。表面采用亚光喷涂与晒纹处理，耐磨抗腐蚀且兼具工业质感，适配机房室内运行环境。功能原型采用 3D 打印快速验证结构，量产方案适配成熟制造工艺，兼顾成本控制与耐用性要求。
自动化设计-03
PECTION - T ——模块化铁路巡检机器人
PECTION-T MODULAR RAILWAY INSPECTION ROBOT
院校：鲁迅美术学院工业设计学院
设计者：陈宏浚
指导老师：曹伟智（鲁迅美术学院工业设计学院院长、教授、硕士生导师）
作者阐述：PECTION-T 模块化铁路巡检机器人是面向复杂铁路运维场景的智能化巡检解决方案，契合当前轨道交通装备无人化升级的行业趋势。产品采用分体式模块化结构设计，主体底盘适配标准铁轨通行，可搭载探伤、雷达监测等不同功能模块，灵活应对直道、弯道、岔道等多样路况。配套智能基站可实现自动充电、数据交互与远程调度，构建全时段无人化运维闭环。设备可适配铁轨精探、极端天气排险、泥沙清障等多元作业场景，通过多传感器系统精准感知轨道状态，保障巡检数据的全面性与准确性，为铁路运维降本提效、提升作业安全性提供全新的智能化路径。
指导老师评语：随着我国轨道交通网络的持续扩张，铁路运维巡检的效率与安全性需求日益提升，智能装备升级成为行业发展必然趋势。本作品精准切入铁路巡检的行业痛点，从实际作业场景出发，展开系统性设计，将模块化设计思维与智能感知技术深度融合，构建了 “巡检机器人 + 智能基站” 的一体化作业体系，完整覆盖任务下发、自主巡检、数据回传、自动回充全流程。设计层面兼顾工业装备的功能属性与美学表达，硬朗机甲化的造型语言搭配拉丝金属质感，红色氛围灯带强化科技辨识度，模块化变形结构逻辑清晰，兼具场景适配性与落地可行性。作品选题贴合智能装备产业发展方向，设计论证严谨，结构逻辑清晰，充分体现了工业设计与工程技术的结合，具备较好的研究价值与产业应用前景。
/ 案例解析 /
设计选题与创作背景：我国铁路运营规模位居世界前列，传统人工巡检模式存在作业效率低、高危环境风险高、巡检数据碎片化等短板，极端天气与复杂路况进一步加剧了运维难度。本设计聚焦智能装备赛道，响应轨道交通运维智能化升级需求，打造模块化铁路巡检机器人，以无人化、全场景、全时段巡检为核心，破解传统巡检的效率与安全难题，为轨道交通运维体系升级提供设计方案。
设计理念与创新点
结构创新：采用模块化分体组合架构，可切换探伤、雷达等功能模块，适配多样轨道场景，提升设备复用性与场景适配能力。
体系创新：配套智能基站构建作业闭环，实现自动充电、数据同步与远程调度，支持长期无人化稳定运行。
形态创新：以硬朗机甲造型搭配拉丝金属质感，红色灯带强化科技属性，契合工业装备的专业视觉定位。
人机与功能说明：产品采用模块化变形作业逻辑，行进状态下保持低重心稳定行驶，作业时对应功能模块依次弹出，完成雷达探测、探伤检测等工作。整机尺寸适配标准铁轨间距，对称式结构保障行驶稳定性。配套智能基站可自动对接充电，远程实现任务下发、数据回传与管理，全程无人自主作业，有效降低运维人员的工作强度与户外作业风险。
材料与工艺：主体外壳采用航空级铝合金，经钣金冲压与表面拉丝工艺处理，兼具高强度、抗腐蚀与轻量化优势，可适应户外复杂工况。结构连接件采用高强度工程塑料，平衡韧性与制造成本。传感器面板使用高透光 PC 材质，保障探测精度。表面辅以亚光耐磨喷涂处理，提升设备耐候性与使用寿命，整体选材适配工业户外作业的严苛要求。
设计流程简述：前期调研铁路巡检行业痛点与发展趋势，确立模块化、智能化的设计定位；通过多轮草图推演梳理功能架构与形态方向；结合结构逻辑完成三维建模与渲染；最终对方案迭代优化，完善功能细节与落地性，形成完整设计成果。
自动化设计-04
“场景—需求”驱动下的校园茶咖机器人售卖机设计
Design of campus tea and coffee robot vending machine driven by ' scene-demand '
院校：景德镇陶瓷大学设计艺术学院
设计者：宋婧南
指导老师：熊菁菁(景德镇陶瓷大学设计艺术学院副教授、硕士生导师)
作者阐述：本设计在景德镇陶瓷大学与 TOKEN 校企合作的框架下，以校园高流动性场景中的饮品消费需求为出发点，围绕“场景—需求”适配展开设计，针对校园中课间取餐时间短、空间有限和传统门店高峰期易拥堵等问题，基于前期在TOKEN公司参与类人形茶咖机器人开发的项目经验，重新设计以机械臂为核心的制作系统，对产品整体的结构、空间与使用流程进行规划与压缩，使整体设备能够适应约12㎡的校园场地环境。
设计结合Dream Sail品牌语意，并融入景德镇地域文化元素，对产品外观、色彩及纹样进行统一表达，使设备在满足制作效率的同时，也具备一定的专属于景德镇陶瓷大学的校园氛围与文化识别度。整体设计希望让智能饮品设备从单一功能的机器转变为更符合校园环境的服务叙事产品。
指导老师评语：该设计选题结合当前智能服务机器人与校园消费场景的发展趋势，具有较强的现实意义与实践价值。学生以校园高流动性场景中的饮品消费问题为切入点，围绕“场景—需求”适配展开研究，能够结合实际场地条件，对产品的空间组织、人机关系及使用流程进行系统分析。
在设计过程中，学生基于校企合作项目开展实践，结合在企业参与的一个设计项目——商场类人形方案机械臂系统——进行了重新组织与设计，能够根据不同场景需求对产品结构进行定制化设计，体现出较好的设计分析能力与问题转化能力。同时，方案中融入 Dream Sail 品牌表达以及景德镇地域文化元素，使产品在满足功能需求的同时，具备一定的文化识别性与视觉表现力。
整体方案完成度较高，产品已完成实物落地制作，并进行了有效的场景展示与使用验证。
/ 案例解析 /
设计选题与创作背景：本设计将智能装备与校园服务场景相结合。高校学生课间、上下课途中的饮品消费高频且碎片化，传统饮品门店容易排队拥堵，空间利用效率低。
本设计以学生群体为主要服务对象，通过茶咖机器人提升服务效率，同时融入 Dream Sail 品牌与景德镇地域文化，实现功能与文化体验的结合，使设备既满足饮品制作需求，又成为校园空间中的文化载体。
设计理念与创新点：以“场景—需求”适配为核心，将传统类人型茶咖机器人进行空间压缩与功能重组，单机械臂承载茶饮与咖啡系统，提高出杯效率和空间利用率。通过纹样、色彩及形态设计结合Dream Sail品牌及地域文化，使产品在功能性之外具备校园文化识别性。创新点在于适配校园高频使用场景，同时兼顾文化表达与结构可落地性。
人机与功能说明：产品面向校园茶饮与咖啡自动化制作，支持移动端点单、自助取杯及后台原料管理。采用前后分区设计，前区完成用户取餐与交互，后区用于维护与补料。人机尺寸参照《成人基本人体尺寸》（GB/T 10000—2023）优化取杯高度与操作区域，减少弯腰频率与幅度，提高操作效率。校企合作确保机械臂系统可实际生产与操作验证。
材料与工艺：主体材料为金属板材、ABS与亚克力，兼顾结构稳定与加工可行性。外观通过喷涂与贴膜实现视觉统一，局部文化纹样通过3D打印打样或贴附方式完成。制作过程中兼顾耐用性、清洁维护需求及落地生产需求，校企合作提供技术与资源支持。
设计流程简述：前期通过校园调研、竞品分析与用户观察确定设计方向；中期完成草图推演、结构布局与三维建模；后期结合企业生产条件进行模型制作、样品调整及包装物料设计，最终实现整体实物落地与展示，体现了校企合作在实践与验证中的作用。
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